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Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung befaßt sich mit der thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen,
im besonderen mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung von
flüssigen Kohlenwasserstoffen in Dampfform bei verhältnismäßig hohen Temperaturen,
d. h. bei Temperaturen, bei denen Kohlenstoffbildung anzunehmen ist.
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Bei der Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen wird bekannterweise
das 01 in Dampfform gleichzeitig durch eine Reihe von Reaktionsgefäßen geleitet,
die in einem gemeinsamen Ofen auf die erforderliche Temperatur erhitzt sind. In
solchen Fällen ist es praktisch üblich, einen einzigen Verdampfer anzuwenden, der
alle Reaktionsgefäße über einen gemeinsamen Verteilerkopf speist.
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Bei dem Verfahren der Wärmebehandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
in Dampfform bei verhältnismäßig hohen Temperaturen wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung, das flüssige Ausgangsmaterial aus einer gemeinsamen Quelle den einzelnen
Rüaktionsgefäßen durch gesonderte Zuleitungen und gesonderte Verdampfer, in denen
die Verdampfung stattfindet, zugeführt und wobei die Reaktionsgefäße in einem gemeinsamen
Ofen auf die zur Wärmebehandlung erforderliche Temperatur erhitzt werden, so daß
also vom gemeinsamen Vorratstank aus ein gesondertes Zuflußrohr direkt zu jedem
Reaktionsgefi#ß führt, wobei der Zufluß zu jedem einzelnen Reaktionsgefäß an einer
Stelle zwischen Vorratstank und dem entsprechenden Verdampfer geregelt wird.
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Die Produkte jedes Reaktionsgefäßes werden am besten unverzüglich
beim Verlassen des Reaktionsgefäßes gekühlt und zu einem Abzugsrohr geleitet,
das
in ein gemeinsames, zu einem Teerabschneider führendes Ablaßrohr mündet.
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Im Erfindungsverfahren wird also der Zufluß zu jedem Reaktionsgefäß
an einer Stelle geregelt, wo die Leitung noch kalt und das Ausgangsmaterial noch
flüssig ist. Durch diese Methode wird, besser als in den üblichen Verfahren, eine
gleichmäßige und genaue Kontrolle der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß und dementsprechend
auch des Reaktionsverlaufes erzielt. Übermäßige Kohlenstoffbildung im Reaktionsgefäß
kann deshalb leichter vermieden werden, als bei den üblichen Verfahren.
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Durch die regelbare Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß 'kann im Erfindungsverfahren
also die Temperatur in der Hauptsache konstant gehalten werden. Falls also die Temperatur
in irgendeinem Reaktionsgefäß über einen bestimmten- Punkt hinaus ansteigt, so kann
die Zufuhr so lange vermehrt werden, bis sich die Temperatur erniedrigt. Die umgekehrte
Maßnahme wird ergriffen, wenn die Temperatur zu stark fällt.
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Die Vorrichtung zur Wärmel--,dhandlung von Kohlenwasserstoffen in
der Dampfforrn bei relativ hohen Temperaturen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen
als Ausgangsmaterial, besteht erfindungsgemäß aus einem Flüssigkeitssammler, einer
Anzahl von Verdampfern und einer entsprechenden, Zahl von Reaiktionsgefäßen. Diese
Reaktionsgefäße sind in einem gemeinsamen Ofen montiert. Gesonderte Zuflußrohre
führen vom Flüssigkeitsbehälter zu den einzelnen Verdampfern und gesonderte Zufuhrleitungen
verbinden jeden Verdampfer mit seinem zugehörigen Reaktionsgefäß. Ein Ventil oder
eine ähnliche Regelvorrieffitung ist in jedem der Zuflußrohre zwischen dem Flüssigkeitssammler
und den Verdampfern angebracht, wodurch die Zufuhr zu jedem Rea:ktionsgefäß für
sich allein geregelt werden kann.
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Die Verdampfer der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden am besten
in einer gemeinsamen Heizanlage untergebracht. Weitere Kennzeichen des Verfahrens
und der Vorrichtung der Erfindung werden aus der stärker aufgegliederten Beschreibung
der Erfindungsausführung ersichtlicih. Sie werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen gegeben, wobei Fig. i ein Leitungsschema der Anlage im Aufriß, Fig.
2 einen Querschnitt durch den einen Teil des Systems bildenden Reaktionsofens darstellt.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen: Ein Flüssigkeitsbehälter.io
in Gestalt eines Rohres, der mit flüssigen Kohlenwasserstoffen als Ausgangsmaterial
unter Druck gespeist wird, ist durch die Zuflußrohre i i mit den Verdampfern 12
verbunden, die ihrerseits durch die Zufuhrrohre 13 mit den Reaktionsgef äßen
14 verbunden sind. Die Reaktionsgefäße 14 sind in einem gemeinsamen Ofen 15
montiert, der durch 01- oder Gasbrenner 16 erhitzt wird. Die Verdampfer 12
sind in einer einzelnen Heizanlage 17 untergebracht. Diese wird durch die Abgase
geheizt, die den Ofen 15 verlassen und durch die Leitungen 18 und ig und die Ausweichführung
20 in die Anlage strömen. Die Gase strömen dann durch die Leitungen 21 und 22 zum
Schornstein. jedes Rea'ktionsgefäß 14 besitzt ein Abzugsrohr 23. Dieses mündet
in ein gemeinsames Ablaßrohr24, das zu einem Teerabschneider führt (nicht gezeigt),
aus dem die gasförmigen Produkte zu den Küfilern strömen (nicht gezeigt). Das
Ab-
zugsrohr jedes Reaktionsgefäßes ist mit einer VorrichtUng 25 zur
Ablöschung der Produkte aus denselben versehen.
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jedes Zuflußrohr ii ist mit einem Ventil 26,
einem Strömungsmesser
27, einem weiteren Ventil 28 und einem Druckmesser 29 ausgestattet.
Ebenso ist jedes Zuflußrohr ii mit einer Zufuhrverbindung 3o, durch die Dampf und
Luft aus den Rohren 4o bzw. 41 eingeführt werden kann, und mit einer Zuleitung
31 versehen, durch die Wasser eingeleitet wird. Die Rohre 4o und 41 sind
mit Regelventilen 42 und 43 ausgestattet.
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Die Abzugsrohre 23 der Reaktionsgefäße sind mit den Ventilen
32 und den Abführungsrohren 33 versehen, die mittels der Ventile 34
in ein zweites, mit dem Schornstein36 verbundenesAblaßrohr münden.
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Unter den Verdampferii 12 kann ein Boiler 37
angebracht sein,
um die überschüssige Wärmt der zum Schornstein strömenden Abgase aufzunehmen.
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Die Reaktionsgefäße j-1 sind an ihrem unteren Ende fest montiert und
können sich an ihrem oberen Ende frei ausdehnen. Ausdehnungsmesser38 'können an
den oberen Enden der Reaktionsgef äße 14 angebracht und zur Anzeige der Temperaturbedingungen
innerhalb derselben verwendetwerden. Die durch die Skalen 39 der Messer
38 gegebenen Anzeigen 'können auf eine Stelle in der Nähe der Ventile
26 übertragen werden, z. B. mittels Bowdenzügen. Andererseits können Pyrometer
an einer Reihe von Stellen im Reaktionsgefäß eingebaut und mit Meßgeräten in der
Nähe der Kontrollventile 26
verbunden sein.
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Die Zufuhrrdhre 13 führeil zu den Reaktionsgefäßen 14 durch
die Leitungskanäle 44 und .45 am oberen Rand des Ofens. Obwohl gerade, zylindrische
Reaktionsgefäße in den Zeichnungen dargestellt sind, können die Reaktionsgefäße
auch die Form von Rohrschlangen oder irgendeinem anderen zweckentsprec#henden Querschnitt
haben.
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Während des Betriebes werden die Verdampfer 12, in denen das flüssige
Ausgangsmaterial verdampft und wenn nötig überhitzt wird, gesondert aus dem Rohr
io durch die Zuflußrohre i i gespeist. Die erzeugten Dämpfe strömen dann gesondert
durch die Zufuhrrohre 13 zu den Reaktionsgefäßen 14, die im Ofen 15 auf die
gewünschte Temperatur erhitzt werden.
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Die die Reaktionsgefäße verlassenden Produkte werden durch die VOrriChtUn-
25 abgelöscht und strömen dann durch die Abzugsrohre 23 in das Ablaßrohr
4 und von dort in den Teerabschneider und in die Kühler.
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Die Regelung der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß 14 wird durA das entsprechende
Ventil 26
bewirkt, wobei die iNfenge des Zulaufs zu jedem Rea-ktionsg,efäß
durch die Strömungsmesser 27 allgezeigt
wird. Der Zulauf
zu den Reaktionsgefäßen wird normalerweise konstant gehalten, doch kann er, um beständige
Temperaturbedingungen innerhalb der Reaktionsgefäße zu wahren, sollte die Temperatur
über die erlaubten Grenzen fallen oder steigen, entsprechend geregelt werden.
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Auch die Druckmesser 29 geben Aufschluß über die Bedingungen innerhalb
der Reaktionsgefäße. Falls der Gegendruck in einem derselben übermäßig hoch wird,
was anzeigt, daß er mit Kohlenstoff verstopft ist, kann er aus dem Kreislauf ausgeschieden
werden: Man schließt die Ventile 26 und 32 und leitet Wasser aus dem
zugehörigen Rohr 31,
an Stelle der Betriebsmittel, in das entsprechende Zuflußrohr
ii, um Überhitzung des verstopften Reaktionsgefäßes zu verhüten. Die übrigen Reaktionsgefäße
können weiterarbeiten. Anstatt Wasser einem verstopften Reaktionsgefäß zuzuführen,
kann man Luft und Dampf in dessen Zuf uhrrohr i i aus dem zugehörigen Rohr
30 einleiten, um den Kohlenstoff in diesem Reaktionsgefäß wegzubrennen. Die
restlichen Reaktionsgefäße arbeiten normal weiter. Hat man entweder Wasser oder
Dampf und Luft in ein Reaktionsgefäß geleitet, so werden die Produkte desselben
durch das Rohr 34 in das zweite Ablaßrohr 35 und den Schornstein
36
abgelassen. Das Rohr 4o kann ein indifferentes Gas anstatt Dampf führen,
so daß eine Mischung von Luft und indifferentem Gas, wobei sich das letztere als
Verdünnungsmittel verhält, durch die Rohre 30
in die Reaktionsgcfäße 14 zum
Zwecke des Abbrandes der Kohlenstoffabscheidung eingeführt werden kann.
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Wenn alle oder der größte Teil der Reaktionsgefäße Zeichen übermäßigen
Gegendrucks zeigen, ,kann man den Durchlauf abbrechen. Man kann den Kohlenstoff
dadurch ausbrennen, daß man Luft mit Dampf oder indifferentem Gas gemischt durch
die Reaktionsgefäße leitet. Auch hier wird das Ablaßrohr 35 und der Schornstein
36 benützt, um die Produkte abzuführen.
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Es wird gezeigt, daß bei Betrieb der Vorrichtung in der oben beschriebenen
Weise eine genaue Regelung der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß möglich ist und daß,
im Falle eines Ausfalles eines oder mehrerer Rea#ktionsgefäße, nicht die gesamte
Anlage notwendigerweise stillgelegt werden muß.
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Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung kann mit Vorteil zur
thermischen Behandlung flüssiger Kohlenwasserstoffe in Dampfform bei Temperaturen
über 5oo' angewandt werden. So kann z. B. das Verfahren und die Vorrichtung zur
Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe und olefinhaltiger Gase aus Mineralölen
und anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen, die zwischen 50 bis 400' sieden,
durch Wärmebehandlung in der Dampfphase bei Temperaturen zwischen 500 bis
8oo' verwendet werden. Solche Verfahren sind z. B. in, den britischen Patentschriften
552216, 574973, 575766 und 575771 beschrieben. So kann in der oben beschriebenen
Vorrichtung jedes Reaktionsgefäß aus einem Eintrittsteil von verhältnismäßig großer
Oberfläche im Verhältnis zum Volumen und einem folgenden Teil von relativ kleiner
Oberfläche im Verhältnis zum Volumen bestehen. Eskönnen Vorrichtungen getroffen
sein, um diesen zweiten Teil des Reaktionsgefäßes durch einen Gasmantel zu 'kühlen.
